DE1585990A1 - Einrichtung zur Schwingungsdaempfung an Waschmaschinen - Google Patents
Einrichtung zur Schwingungsdaempfung an WaschmaschinenInfo
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Description
..DRi WJT'-'FL -
n;r:.x:': ^r..-;:au. . 19. Nov. 1968
Firma SUSPA-Federungstechnik GmbH.,Altdorf b. Nürnberg
Einrichtung zur Schwingungsdämpfung an Waschmaschinen
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe der Schwingungsdämpfung
am schwingenden System von Waschmaschinen. (| Das schwingende System besteht dabei im allgemeinen aus
einer umlaufenden Trommel, einem Trommelgehäuse, mit oder
ohne angebautem Motor,., mit oder ohne Gegengewichten, gegebenenfalls auch noch mit anderen Bauelementen. Dieses schwingende
System ist entweder federnd aufgehängt oder federnd ' abgestützt. Im ersten Falle gehen die Kräfte.entweder durch
das Maschinengehäuse oder durch ein Traggestell, während
sie im zweiten Fall unmittelbar auf dem Boden geleitet werden. Für die nachstehenden Ausführungen ist es unerheblich,
ob die Trommelachse waagerecht oder senkrecht liegt. Es bedeutet das nur eine Verlegung der Schwingungsebene, bedeutet
aber für den Schwxngungsvorgang als solchen keinen grundsätzlichen Unterschied.
Im Betrieb der Waschmaschinen treten Unwuchten auf, da es
praktisch nicht möglich ist, die Wäsche in gleichmäßiger Verteilung in die Trommel einzulegen. Bei den niederen Drehzahlen
des eigentlichen Waschvorganges ist der Einfluß der ,'
Unwucht auf die Laufruhe im allgemeinen nur gering. Er wächst
mit steigenden Drehzahlen, wie sie beim Schleudern erforder-
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lieh sind, und ist beim Durchlaufen der kritischen Drehzahl
am größten. Das schwingende System gerät in Schwingungen immer größerer Amplituden. Die Ausschläge des schwingenden Systems
durch elastische Anschläge zu begrenzen, ist primitiv und wird daher bei guten Maschinen nicht angewandt. Die Aufgabe
ist vielmehr die, die Schwingungen so zu dämpfen, daß ihre Amplituden auf einen unschädlichen Wert begrenzt werden.
Um die Schwingungen eines schwingenden Systems zu dämpfen, ist es erforderlich, ihm Arbeit zu entziehen, theoretisch
die gleiche Arbeit, welche die Schwingung angefacht hat. Magnetische oder elektrische Dämpfer sollen bei den nachstehenden Ausführungen nicht in Betracht gezogen werden, sondern
nur Dämpfer, die auf dem Verhalten materieller Dämpfungselemente aufgebaut sind.
Läßt man eine Schwingung gegen eine Feder wirken, so wird die Schwingung unter Zusammendrückung oder Dehnung der Feder
gedämpft, bei hinreichend großer Federkraft bis auf den Wert Null. Aber diese Art der Dämpfung kommt für das schwingende
System einer Waschmaschine nicht in Frage, weil die von der Feder aufgenommene Schwingungsenergie nur gespeichert und
nach beendeter Dämpfung wieder an das schwingende System zurückgegeben wird. Eine effektive Dämpfung ist also nur
möglich, wenn die dem System entzogene Schwingungsenergie
mindestens zum größten Teil vernichtet wird. Eine solche
Energievernichtung ist zwar auch mit der Dämpfung des Systems
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durch eine Feder verbunden, weil die Feder eine gewisse Eigendämpfung besitzt; aber sie ist nicht ausreichend. Wenn alsO
das schwingende System einer Waschmaschine in Federn aufgehängt
oder auf Federn abgestützt ist, so muß zusätzlich zu der nicht ausreichenden Eigendämpfung der Feder eine weitere
Dämpfung vorgesehen werden, die mechanisch oder hydraulisch sein kann, wobei unter dem Begriff "hydraulisch" auch die
pneumatische Dämpfung einbezogen sein soll.
pneumatische Dämpfung einbezogen sein soll.
Jede Dämpfung hat ihre eigene Charakteristik. Wird ein mechanischer
Dämpfer, d.h.ein Dämpfer mit einem die Schwingungsenergie
irreversibel aufzehrenden mechanischen Dämpfungsglied,
zwischen ein schwingendes System und einen Festpunkt eingesetzt, so ist die Reibungskraft an den Endpunkten (TJmkehrpunkten) der Schwingung am größten, da hier die Reibung der Ruhe herrscht. Sie ist am geringsten zwischen den Umkehrpunkten, d.h. bei der größten Geschwindigkeit der Schwingung, und zwar wegen der wesentlich geringeren Reibung der Bewegung. Ein solcher mechanischer Schwingungsdämpfer hat also die in Fig. 1 mit M bezeichnete Charakteristik, in der die Dämpfungswirkung über dem Weg einer Schwingung zwischen zwei Umkehrpunkten aufgetragen ist.
zwischen ein schwingendes System und einen Festpunkt eingesetzt, so ist die Reibungskraft an den Endpunkten (TJmkehrpunkten) der Schwingung am größten, da hier die Reibung der Ruhe herrscht. Sie ist am geringsten zwischen den Umkehrpunkten, d.h. bei der größten Geschwindigkeit der Schwingung, und zwar wegen der wesentlich geringeren Reibung der Bewegung. Ein solcher mechanischer Schwingungsdämpfer hat also die in Fig. 1 mit M bezeichnete Charakteristik, in der die Dämpfungswirkung über dem Weg einer Schwingung zwischen zwei Umkehrpunkten aufgetragen ist.
Bei einem hydraulischen Dämpfer wird die Dämpfungswirkung
um so stärker, je größer die Menge des Dämpfungsmittels ist, die in der eiteinheit durch eine Drosselstelle hindurchgehen
um so stärker, je größer die Menge des Dämpfungsmittels ist, die in der eiteinheit durch eine Drosselstelle hindurchgehen
muß. Der hydraulische Dämpfer hat also gerade die umgekehrte
Charakteristik, d.h. die geringste Dämpfungswirkung in den
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Umkehrpunkten und die stärkste Dämpfungswirkung zwischen ihnen.
Diese Charakteristik ist in Fig. 1 mit H bezeichnet»
Einen Dämpfer mit einem materiellen Dämpfungselement, dessen
Charakteristik über den ganzen Schwingungsbereich konstant
wäre, gibt es nicht. Daß er sehr erwünscht wäre, liegt auf
der Hand, denn eine im wesentlichen gleichbleibende Schwingungsdämpfung
über den gesamten Schwingungsweg wäre zweifellos die beste Lösung des Schwingungsproblems. Es gelirgjbaber,
eine zumindest annähernd gleichbleibende Charakteristik eines Dämpfungssystems für das schwingende System einer Waschmaschine
z.u schaffen, wenn gemäß der Erfindung ein aus einem mechanischen und einem hydraulischen (pneumatischen) Dämpfer
kombiniertes Dämpfungssystem verwendet wird. Unter einem
mechanischen Dämpfer ist dabei ein Dämpfer mit einem mechanischen
Dämpfungsglied zu verstehen, das die Schwingungsenergie irreversibel aufzehrt. Denn bei einem solchen kombinierten
System addieren sich die beiden Charakteristiken M und H, und es entsteht eine resultierende Dämpfung R
(Fig.1). Die hierin dargestellten Verhältnisse bestehen verständlicherweise
in dieser Absolutheit nur theoretisch. In einer solchen Vollkommenheit wird die gegenseitige Kompensation
der Schwingungscharakteristiken kaum zu erreichen sein, aber das ändert nichts an der Tatsache, daß bei entsprechender Abstimmung der beiden Dämpfungssysteme aufeinander eine
resultierende Charakteristik besteht, die zwischen den beiden Charakteristiken liegt. Es kommt allein darauf an, die
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Dämpfungswirkung so zu steuern, daß sie über den ganzen Schwingungsbereich im wesentlichen gleich ist.
In der praktischen Ausführung ist die Kombination der beiden
Dämpfungssysteme ohne Schwierigkeiten möglich. Es genügt,
wenn die bekannte federnde Aufhängung oder Abstützung des schwingenden Systems einer Waschmaschine durch eine
oder mehrere mech-anische und hydraulische Dämpfer ergänzt
wird. Es bereitet auch keine Schwierigkeit, in eine federnde
Abstützung mit einem eingebauten Reibungsdämpfer einen hydraulischen
Däspf er einzubauen. Vie die Kon&ruktion im einzelnen
ist, ist weniger bedeutsam als der Umstand, daß die
beiden Dämpfungssyateme gleichzeitig wirksam werden.
Zwei schematische Ausführungsbeispaele von Anordnungen gemäß
der Erfindung sind in den Pig. 2 und 3 dargestellt. 1 ist
das schwingende System einer Waschmaschine, 2 das Gehäuse, 21 eine Grundplatte oder ein Grundrahmen. In I1Ig.1 ist das
schwingende System 1 mechanisch gedämpft über Federbeine 4 auf der Grundplatte 21 abgestützt, wobei die Federbeine über
Gummischeiben am schwingenden System 1 befestigt sind. Die
mechanische Dämpfung der Federbeine wird noch im einzelnen
erläutert werden. Vorläufig genügt die Feststellung der mechanischen Dämpfung der Federbeine. Dieses System würde
also die Charakteristik M der Fig. 1 besitzen. Um auf die resultierende Charakteristik R zu kommen, ist
zusätzlich zu den mechanisch gedämpften Federbeinen 4- eine
hydraulische Dämpfung 5 vorgesehen. In welcher Zahl die
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hydraulischen Dämpfer 5 verwendet werden, ob in gleicher
Anzahl wie die Federbeine oder weniger, hängt von dem Schwingungszustand
des Systems und der Dämpfungswirkung der hydraulischen Dämpfung ab. Wesentlich ist jedenfalls die Kombina tion
der mechanischen Dämpfung in den Federbeinen 4 mit der
hydraulischen Dämpfung 5.
Die Bauform nach Fig. 3 ist sinngemäß die gleiche wie in Fig.2, nur daß das schwingende Systen 1 nicht auf gedämpften
Federbeinen abgestützt, sondern an mechanisch gedämpften federnden Aufhängern 4 ia Gehäuse 2 bzw. einem traggestell
aufgehängt ist. Die Aufhänger sind dabei in Gummischeiben 3 und 3' elastisch gegenüber dem Gehäuse und dem schwingenden
System befestigt. Die zusätzlichen hydraulischen Dämpfer 5 sind entsprechend Fig. 2 zwischen dem schwingenden System 1
und der Grundplatte 21 eingesetzt.
Es sind das nur Beispiele, die verständlicherweise abgeändert
werden können, wie es der jeweiligen Maschinenkonstruktion am besten entspricht.
Ehe im nachstehenden eine besonders zweckmäßige Ausführungsform eines mechanisch gedämpften Federbeins erläutert wird,
sei noch kurz darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt
erforderlich ist, die Federbeine und sinngemäß die federnden Aufhänger selbst mechanisch zu dämpfen. Es wäre technisch
möglich, drei Elemente zu kombinieren, eine federnde Abstützung oder Aufhängung, die lediglich durch die Eigendämpfung
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der Feder gedämpft wäre, einen mechanischen Schwingungsdämpfer und einen hydraulischen Schwingungsdämpfer. Aber das würde
für die praktische Ausführung so große Komplikationen ergeben, daß die Vereinigung des mechanischen Dämpfers mit den Federbeinen
die weitaus bessere Lösung ist. Es wird noch gezeigt ·
werden, daß es sogar möglich ist, auch die hydraulische
Dämpfung mit dem mechanisch gedämpften Federbein zu vereinigen,
also ein einziges Element für die federnde Abstützung und die
kombinierte Dämpfung zu schaffen.
Es sei jetzt das mechanisch gedämpfte Federbein nach Fig..4 erläutert. .·■ .
Das Federbein besteht in üblicher Weise aus einer Führungsstange 6, einer Führungsbüchse.7» einem !ohr S, in das die
Führungsstange 6 bei Schwingung mehr oder weniger hineinragt,
und einer Feder 9« Dieses System ist nach den vorstehenden
Ausführungen nur im Maße der Eigendämpfung der Feder 9 gedämpft, also unzureichend. Es soll daher gemäß der Erfindung
mit einer mechanischen Dämpfung versehen werden. Zur mechanischen Dämpfung muß Schwingungsenergie irreversibel in Reibungsarbeit umgewandelt werden. Hierfür werden gemäß der Erfindung
die Führungshülse 7 und die Führungsstenge 6 herangezogen.
Die Führungsstange ist nämlich so ausgebildet, daß beim Auftreten
einer Schwingung des Systems 1 eine Abweichung der Mittelachse der Führungsstange 6 gegenüber der Achse der Bohrung
in der Führungsbüchse 7 eintreten kann. Die Führungsstange 6 kann sich gegenüber der Führungsbüchse 7 ,schräg
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stellen, verkanten» Sie gleitet infolgedessen- nicht einfach
in der Bohrung, sondern bewegt sich darin unter Reibung,
die um so größer ist, je stärker die Achsabweichung zwischen
den beiden Teilen wird. Die Büchse 7 wird zu diesem Zweck
aus einem Werkstoff mit entsprechend hohem Reibungskoeffizienten hergestellt, der aber auch hinreichend abriebfest sein
muß. Es gibt unter den neuzeitlichen Kunststoffen eine ganze Reihe, welche diese Forderungen erfüllen. Man erhält mit
dieser Bauform also eine federnde Abstützung oder Aufhängung
mit eingebautem mechanischem Dämpfer. Daß diese Bauform auch von besonderem Wert ist, wenn keine zusätzliche hydraulische
Dämpfung vorgesehen ist, leuchtet ein.
Oben war bereits angedeutet, daß. es möglich ist, mit der
federnden Aufhängung oder Abstützung nicht nur eine mechanische, sondern auch eine hydraulische Dämpfung zu verbinden.
Das läßt sich an dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 leicht
erkennen. Da bereits die Stange 6 und das Rohr S vorhanden
sind, bereitet es keine Schwierigkeit, an das Ende der Stange
6 einen hydraulischen Dämpferkolben einzusetzen und das Rohr 8 als Dämpferzylinder auszubilden.
Die Befestigung des gedämpften Federbeines wurde bereits kurz im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erwähnt. Einzelheiten
sind aus Fig. 4- ersichtlich. An das Gehäuse 1 und die Bodenplatte 21 ist je eine Aufnahme 10,11 angeschweißt.
Durch eine Bohrung der Aufnahme 10 ragt die Stange 6 mit einer Verlängerung 12 hindurch, durch eine Bohrung der Auf-
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nähme 11 ein Ansäfcz 13, der über eine Platte 14 mit dem Rohr
verschweißt ist. Rohr 8 und Ansatz 13 können entsprechend
Fig.5 auch aus einem Stück bestehen. Auf die Stange 6 ist
eine Scheibe 15 aufgeschoben, die durch einen Sprengring 16
. abgestützt ist. Zwischen der Scheibe 15 und der Auflage 10
liegt ein Gummiring 3',» ein weiterer Gummiring 3 oberhalb
der Auflage 10 unter einer Scheibe 17» die durch eine Mutter λ
18 belastet ist. Durch Anziehen der Mutter 18 kann den Gummiringen
3,3' eine gewünschte Vorspannung gegeben werden. Die
analoge Ausbildung findet sich bei der unteren Aufnahme 11
mit den beiden Gummiringen 3,3'» den Scheiben 14,19 und der
Mutter 20,
Die Gummiringe 3»3* sind federnde Dämpfer, und zwar an sich
reversible wie eine Schraubenfeder. Aber die bei einer Verformung auftretende innere Reibung des Gummis ist so groß,
daß ein wesentlicher Teil der Verformungsarbeit irreversibel (
in innere Reibungsarbeit umgewandelt wird, so daß die Gummiringe 3,3' eine echte Dämpfungswirkung haben, die durch Anziehen
oder Nachlassen der Muttern 18,20 auf den günstigsten Wert einstellbar ist. Außerdem läßt sich die Dämpfungswirkung
auch durch die Wahl eines härteren oder weicheren Werkstoffes bestimmen.
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Claims (7)
1. Einrichtung zur Schwingungsdämpfung federnd abgestützter oder federnd aufgehängter schwingender Systeme von Waschmaschinen,
gekennzeichnet durch die Vereinigung zweier Dämpfungsglieder, von denen das eine ein die Schwingungsenergie irreversibel aufzehrendes mechanisches Dämpfungs-
" ' glied und das andere ein hydraulisches (pneumatisches)
Dämpfungsglied ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das federglied des schwingenden Systems mit einem eingebauten Reibungsdämpfer versehen und ein getrennter hydraulischer
Dämpfer zugeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied sowohl mit einer mechanischen wie mit
einer hydraulischen Dämpfung versehen ist.
4. Dämpfer, insbesondere für eine Einrichtung nach Anspruch
1 oder 2, gekennzeichnet durch einen in das Federglied eingebauten Reibungsdämpfer, der aus einer Büchse
(7) und einer Stange (6) besteht, die bei Achsabweichungen infolge von Schwingungen Schwingungsenergie durch gegenseitige
Reibung aufzehren.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (6) Träger eines Dämpferkolbens
und der Rohrteil (8) des ledergliedes als Dämpferzylinder
auegebildet ist. 209810/0363
■ - 11 -
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied 'beiderseits in dämpfend wirkenden Gummiringen (3»3') eingespannt ist."."-'.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannung der Gummiringe und ihre Dämpfungswir- g
kung einstellbar ist (Muttern 18,20).
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